Разработка технологического процесса горячей штамповки

Лабораторная работа №5

Разработка чертежа поковки и

Технологического процесса горячей штамповки

Цель: приобретение опыта в разработке технологического процесса горячей объёмной штамповки, проектировании чертежа поковки и изучение основных технологических операций объёмной штамповки.

 

Общие сведения

Горячая объёмная штамповка – процесс обработки металлов давлением, при котором происходит принципиальное перераспределение металла заготовки с заполнением полости инструмента, называемого штампом. Полость штампа, которую заполняет металл, называется ручьём.

По сравнению со свободной ковкой горячая объёмная штамповки позволяет получать поковки более сложной формы и с лучшим качеством поверхности. Припуски на технологическую обработку снижаются в 2-3 раза, а точность размеров повышается до 11-12 квалитетов точности. При штамповке производительность труда значительно выше, а отходы металла меньше. Как правило, после штамповки механической обработке подвергаются только сопрягаемые поверхности, т. е. объём механической обработки существенно меньше. К недостаткам объёмной штамповки относят высокую стоимость инструмента и оборудования, ограничение поковок по форме и массе (обычно до 100-200 кг).

Горячая объёмная штамповка экономически целесообразна в крупносерийном производстве деталей ответственного назначения.

Технологический процесс изготовления поковок штамповкой состоит из следующих операций:

1) резка сортового проката на мерные заготовки;

2) нагрев заготовок до температур горячего деформирования;

3) штамповка на молотах или прессах;

4) обрезка облоя;

5) термическая обработка;

6) правка, калибровка;

7) дробомётная очистка от окалины;

8) механические испытания.

Штамп в большинстве случаев состоит из двух половин: нижняя закрепляется на столе, а верхняя – на подвижном ползуне пресса или молота. Верхняя половина штампа совершает возвратно-поступательное движение и осуществляет пластическое деформирование заготовок.

На рис. 1 представлен чертёж детали типа «Крышка» из титанового сплава (а) и поковки для её изготовления, полученные свободной ковкой (б) и штамповкой (в). Для изготовления детали из кованой поковки последнюю подвергают механической обработке по всем поверхностям. Штампованная поковка подвергается лишь незначительной механической обработке. Коэффициент использования металла при переходе от кованой к штампованной заготовке увеличивается в 3 раза. Т. о., изготовление поковок объёмной штамповкой характеризуется меньшими расходами металла, что приводит к сокращению трудоёмкости и расхода режущего инструмента при механической обработке. Также важным преимуществом объёмной штамповки является высокая производительность процесса.

Ковку и горячую объёмную штамповку выполняют в кузнечно-прессовых цехах машиностроительных заводов, а также на специализированных кузнечных заводах.

Соотношение между выпуском кованых и штампованных поковок зависит от вида и объёма изготовляемой на заводе продукции. В тяжёлом машиностроении количество кованых заготовок достигает 90%, а в автомобилестроении 96 % поковок изготовляют объёмной штамповкой. С увеличением серийности в машиностроении объёмная штамповка получает всё большее развитие.

Рис. 1. Деталь типа крышка из титанового сплава (а) и поковки, полученные ковкой (б) и штамповкой (в)

Технологический цикл изготовления поковок в кузнечном цехе складывается из заготовительных, деформирующих и завершающих операций.

Заготовительные операции заключаются в подготовке исходных заготовок под последующую объёмную штамповку. В качестве исходных материалов в кузнечно-штамповочном производстве используют слитки, сортовой и листовой прокат, прессованные прутки. Основной заготовительной операцией в кузнечном цехе объёмной штамповки является резка исходного металла на отдельные мерные заготовки.

Деформирующие операции осуществляются на различном штамповочном оборудовании. Для объёмной штамповки применяют штамповочные молоты с массой падающих частей от 0,63 до 25 т, кривошипные горячештамповочные прессы (КГШП) усилием от 63 до 800 МН, горизонтально-ковочные машины (ГКМ) с усилием от 10 до 315 МН, винтовые фрикционные прессы усилием от 4 до 63 МН, гидравлические штамповочные прессы усилием до 7500 МН.

К завершающим операциям относятся обрезка технологического отхода (облоя) и пробивка отверстий, термообработка, очистка их от окалины, правка и калибровка, контроль размеров и технологических свойств.

 

Разработка технологического процесса горячей штамповки

Под технологическим процессом горячей объёмной штамповки понимают совокупность действий, связанных с изменением размеров и формы исходной заготовки. Основными этапами разработки технологии производства штампованных поковок являются: выбор способа штамповки поковок, разработка чертежа поковки, определение формы и размеров исходной заготовки, выбор штамповочного оборудования по мощности, конструирование штампов, выбор способа нагрева заготовок, определение вида отделочных операций, оценка технико-экономических показателей разработанного технологического процесса.